1、第第 1 1 章章 遗传因子的发现遗传因子的发现 第第 1 1 节节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）孟德尔的豌豆杂交实验（一） 问题探讨 人们曾经认为，两个亲本杂交后，双亲的遗传物质会在子代体内发生混合，使子代表现出介于双亲 之间的性状。就像把一瓶蓝墨水和一瓶红墨水倒在一起，混合液是另外一种颜色，再也无法分出蓝 色和红色。这种观点也称作融合遗传。 讨论 1.按照上述观点，当红花豌豆与白花豌豆杂交后，子代的豌豆花会是什么颜色？ 【答案】【答案】 粉色按照融合遗传的观点，双亲的遗传物质会在子代体内发生混合，子代表现出介于双 亲之间的性状，即红色和白色的混合色一粉色。 2. 你同意上述观点吗？你的证据有
2、哪些？ 【答案】【答案】 不同意。因为自然界的遗传现象并不是融合遗传的结果。例如，红花豌豆与白花豌豆杂 交后，其后代仍出现红花或白花；再例如，人的性别遗传说明控制男女性别的遗传物质没有发生混 合。 探究与实践 1.将每个小组的实验结果与全班总的实验结果作比较， 你有什么发现？如果孟德尔当时只对 F2中 10 株豌豆的性状进行统计，他还能正确地解释性状分离现象吗？ 【答案】【答案】与每个小组的实验结果相比，全班总的实验结果更接近预测的结果，即彩球组合类型数量 比 DD ：Dd : dd=1：2：1，彩球代表的显性与隐性类型的数量比为 3: 1。因为实验统计的样本数量 越大，越接近统计规律。 如果
3、孟德尔当时只对 F2中 10 株豌豆的性状进行统计，那么他很难止确地解释性状分离现象。因为 实验统计的样本数量足够大，是孟德尔能够正确分析实验结果的前提条件之一。只对 10 株豌豆的性 状进行统计，会出现较大的误差。 2. 将模拟实验的结果与孟德尔的杂交实验结果相比较，你认为孟德尔的假说是否合理？ 【答案】【答案】合理，因为甲、乙小桶内的彩球分别代表孟德尔杂交实验中的雌、雄配子，从两个桶内分 别随机抓取一个彩球进行组合，实际上是模拟雌雄配子的随机结合，统计的样本数量也足够大，出 现了 3：1 的结果。但孟德尔提出的假说是否正确还需要实验来验证。 思维训练 假设你正在一个花卉生产基地工作。有一天
4、，你突然发现一种本来开白花的花卉，出现了开紫花的 植株。 你立刻意识到它的观赏价值， 决定培育这样的花卉新品种。 当你知道这种花是自花传粉以后， 将这株开紫花的植株的种子种下去，可惜的是，在长出的 126 株新植株中，却有 36 株是开白花的， 这当然不利于商品化生产。 怎样才能获得开紫花的纯种植株呢？请你写出解决这一问题的实验方案， 与同学交流，看谁设计的方案更简捷。 【提示】【提示】将获得的紫花植株连续自交几代，即将每次自交后代的紫花植株选育后再进行自交， 直 至自交后代中不再出现白花植株为止。具体过程可用以下图解表示。 练习与应用 一、概念检测一、概念检测 1.在孟德尔的一对相对性状的豌
5、豆杂交实验中，F1都表现为显性性状，F1的自交后代却出现了性状 分离。据此判断下列相关表述是否正确。 (1)隐性性状是指生物体不能表现出来的性状。（） (2)纯合子的自交后代不会发生性状分离，杂合子的自交后代不会出现纯合子。（） 2.人眼的虹膜有褐色的和蓝色的，褐色是由显性遗传因子控制的，蓝色是由隐性遗传因子控制的。 已知一个蓝眼男人与一个褐眼女人（这个女人的母亲是蓝眼）结婚，这对夫妇生下蓝眼孩子的可能 性是（ A ） A. 1/2 B. 1/4 C. 1/8 D. 1/6 3.观察羊的毛色遗传图解，据图回答问题。 (1)毛色的显性性状是 ，隐性性状是 。 (2)白毛羊与白毛羊通过有性生殖产生
6、的后代中出现了黑毛羊，这种现象在遗传学上称为 。 产生这种现象的原因是 。 【答案】【答案】 ( 1 )白色 黑色 (2)性状分离 白毛羊为杂合子，杂合子自交时会出现性状分离。即雌雄白毛羊均可形成含有 黑毛遗传因子的配子，雌雄配子随机结合，会产生黑毛羊。 二、拓展应用二、拓展应用 1.水稻的非糯性和糯性是一对相对性状，非糯性花粉中所含的淀粉为直链淀粉，遇碘变蓝黑色，而 糯性花粉中所含的是支链淀粉，遇碘变橙红色。现在用纯种的非糯性水稻和纯种的糯性水稻杂交， 取 F1花粉加碘液染色，在显微镜下观察，半数花粉呈蓝黑色，半数呈橙红色。请回答下列问题。 (1)花粉出现这种比例的原因是什么？ (2)实验结
7、果验证了什么？ (3)如果让 F1自交，F2中花粉有 种类型。 【答案】【答案】(1)在 F1水稻细胞中含有一个控制支链淀粉合成的遗传因子和一个控制直链淀粉合成的遗 传因子。在 F1形成配子时，两个遗传因子分离，分别进入不同的配子中，含支链淀粉遗传因子的配 子合成支链淀粉，遇碘变橙红色；含直链淀粉遗传因子的配子合成直链淀粉，遇碘变蓝黑色，其比 例为 1 : 1。 (2)分离定律。即在 F1形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的 配子中。 (3)2。 2.某农场养了一群马，马的毛色有栗色和白色两种。已知栗色和白色分别由遗传因子 B 和 b 控制。 育种工作者从中选出一
8、匹健壮的栗色公马， 拟设计配种方案鉴定它是纯合子还是杂合子（就毛色而 言）。请回答下列问题。 (1)在正常情况下，一匹母马一次只能生一匹小马。为了在一个配种季节里完成这项鉴定，应该怎样 配种？ (2)杂交后代可能出现哪些结果？如何根据 结果判断栗色公马是纯合子还是杂合子？ 【答案】【答案】(1)将被鉴定的栗色公马与多匹白色母马配种，这样可在一个季节里产生多匹杂交后代。 (2)杂交后代可能有两种结果：一是杂交后代全部为栗色马，此结果说明被鉴定的栗色公马很可能是 纯合子；二是杂交后代中既有白色马，又有栗色马，此结果说明被鉴定的栗色公马为杂合子。 3.孟德尔说：“任何实验的价值和效用，取决于所使用材
9、料对于实验目的的适合性。”结合孟德尔 的杂交实验，谈谈你对这句话的理解。 【提示】【提示】选择适宜的实验材料是确保实验成功的条件之一。孟德尔在遗传杂交实验中，曾使用多种 植物如豌豆、玉米、山柳菊做杂交实验，其中豌豆的杂交实验最为成功，因此，他发现了遗传规律。 这是因为豌豆具有适于研究杂交实验的特点。例如，豌豆严格自花传粉，在自然状态下是纯种，这 样确保 F1通过杂交实验可以获得更正的杂种；豌豆花大，易于做人工杂交实验； 豌豆具有稳定的 易于区分的性状，便于观察和统计实验结果。 4. 除了孟德尔的杂交实验，你还能举出科学研究中运用假说演绎法的实例吗？ 【提示】【提示】凯库勒提出苯分子的环状结构、
10、原子核中含有中子和质了的发现过程等，都是通过假说一 演绎法得出结论的。19 世纪以前科学家对遗传学的研究，多采用从实验结果出发提出某种理论或学 说。而假说一演绎法，是从客观现象或实验结果出发，提出问题、作出假设，然后设计实验验证假 说的研究方法，这种方法的运用促进了生物科学的研究，使遗传学由描述性研究进入理性推导和实 验验证的研究阶段。 第第 2 2 节节 孟德尔的豌豆杂交实验（二）孟德尔的豌豆杂交实验（二） 问题探讨 观察花园里的豌豆植株，孟德尔发现就子叶颜色和种子形状来看，包括两种类型：一种是黄色圆粒 的，一种是绿色皱粒的。 讨论 1.决定子叶颜色的遗传因子对决定种子形状的遗传因子会不会有
11、影响呢？ 【答案】【答案】不影响。 【提示】【提示】 决定子叶颜色的遗传因子和决定种子形状的遗传因子具有一定的独立性,二者的分离和组合 是互不干扰的、因此它们之间不会相互影响。 2.黄色的豌豆一定是饱满的、绿色的豌豆一定是皱缩的吗？ 【答案】【答案】不一定。在生活中，也可以看到黄色皱缩的豌豆.及绿色饱满的豌豆。 旁栏思考题 1. 从数学的角度分析，9 ：3 ：3 ：1 与 3 ：1 能否建立数学联系？这对理解两对相对性状的遗 传结果有什么启示？ 【答案】【答案】从数学的角度分析，（3：1） 2 的展开式为 9：3：3：1，即 9：3：3：1 的比例可以表示为 两 个 3：1 的乘积。对于两对相
12、对性状的遗传结果，如果对每一对相对性状单独进行分析，如分別 只考虑圆和皱、 黄和绿一对相对性状的遗传时， 其性状的数址比是圆粒： 皱粒= （315+108） ：（101+32） =31；黄色：绿色=（315+101）:（108+32）=3:1，即每一对相对性状的遗传都遵循分离定律，这无 疑说明两对相对性状的遗传结果可以表示为它们各自遗传结果的乘积， 即 9 ： 3 ： 3 ： 1 来自于 （3： 1） 2。 2.要得到遗传因子组成为 YyRr 的黄色圆粒豌豆，亲代除黄色圆粒和绿色皱粒外，还可以有哪些类 型？ 【答案】【答案】黄色皱粒（遗传因子组成为 YYrr）和绿色圆粒（遗传因子组成为 yyR
13、R）杂交，可获得遗传 因子组成为 YyRr 的黄色圆粒豌豆。 3.如果不用字母，而是用中文或英文的词或句子来代表遗传因子，左图该怎样呈现？用字母作为符 号，在孟德尔的推理过程中起到了什么作用？ 【答案】【答案】用中文或英文的词或句子来代表遗传因子，表述黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交实验的 分析图解会非常烦琐， 而用字母作为符号分析遗传图解就简便多了， 用字母作为符号呈现思维过程、 也利于不同语言、不同地区的人交流。 4.孟德尔在总结遗传规律时，是否用到了归纳法？ 【答案】【答案】归纳法是从一类事物的一个个具体事实中总结出这类事物共性的逻辑思维方法。孟德尔在 进行豌豆杂交实验时，研究了 7 对相
14、对性状各自的遗传结果，发现了 F2中显性性状个体与隐性性状 个体的数量比约为 3 ：1,由此总结出遗传因子的传递规律，这个过程中就运用了归纳法。 思考与讨论 1.用豌豆作杂交实验的材料有哪些优点？这说明实验材料的选择在科学研究中起着怎样的作用？ 【答案】【答案】 豌豆适合作杂交实验材料的优点有： （1） 具有稳定的易于区分的相对性状， 如高茎和矮茎， 高茎高度为 1.52.0m，矮茎高度仅为 0.3m 左右，易于观察和区分；（2）豌豆严格自花传粉，在 自然状态下可以获得纯种，纯种杂交可获得杂合子；（3）豌豆花比较大，易于做人工杂交实验。孟 徳尔正是因为选用了豌豆做杂交实验， 才能有效地从单一性
15、状到多对性状研究生物遗传的基本规律， 才能对遗传实验结果进行量化统计。若孟德尔一味地用山柳菊做实验，就很可能揭示不了生物遗传 的规律，所以科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一。 2.如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他能不能对分离现象作出解释？ 【答案】【答案】如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他很难对分离现象作出解释。因为通过数学 统计，孟德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定的数学比例，这引发他揭示其实质的兴 趣； 同吋这也使孟德尔意识到数学概率也适用于生物遗传的研究，从而将数学方法引入对遗传实验结果 的处理和分析中。 3. 孟德尔对分离现象的解释在逻辑上环环相
16、扣，十分严谨。他为什么还要设计测交实验进行验证 呢？ 【答案】【答案】一种正确的假说，仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能够预测另外一些实验的结 果，并通过实验来验证。如果实验结果与预测相符，就可以认为假说是正确的；反之，则认为假说 是错误的。孟德尔基于他对豌豆杂交实验作出的假说，设计测交实验，其实验结果与预测相符，由 此证明自己提出的假说是正确的。 4. 孟德尔使用不同的字母作为代表不同遗传因子的符号， 这与他在大学进修过数学有没有关系？ 这对他进行逻辑推理有什么帮助？ 【答案】【答案】有关系，数学包含许多符号，数学符号也被普遍应用于概括、表述和研究数学的过程中。 孟德尔创造性地应用符号
17、体系，并用于表达抽象的科学概念，和应用数学符号研究数学有异曲同工 之妙，这与他曾在大学进修过数学有关。 数学符号能简洁、准确地反映数学概念的本质。孟德尔用这种方法，也更加简洁、准确地反映抽象 的遗传过程，使他的逻辑推理更加顺畅。 5. 除了创造性地运用科学方法，你认为孟德尔获得成功的原因还有哪些？ 【答案】【答案】 (1)扎实的知识基础和对科学的热爱。 孟德尔在维也纳大学进修时， 通过对自然科学的学习， 使他具有生物类型是可变的、 可以通过杂交产生新的生物类型等进化思想。 同时孟徳尔还学习数学， 使他受到“数学方法可以应用于各门自然科学之中”的思想影响，产生应用数学方法解决遗传学问 题的想法，
18、使孟德尔成为第一个认识到概率原理能用于预测遗传杂交实验结果的科 学家。 (2)严谨的科学态度。孟德尔对杂交实验的研究是从观察遗传现象出发，提出问题，作出假设，然后 设计实验验证假设的研究方法。这在当时是一种新的研究思路，光是豌豆的杂交实验, 他就没有局 限于对实验结果的简单描述和归纳。 (3)创造性地应用科学符号体系。科学符号体系能够更简洁、准确地反映抽象的遗传过程。 (4)勤于实践 孟德尔在豌豆杂交实验中，连续进行了 8 年的研究，并且对毎次实验的结果进行统计 分析，从中发现了前人没有发现的问题和规律。 (5)敢于向传统挑战“孟德尔通过实验研究，提出了 “颗粒遗传”的思想，这是对传统遗传观念
19、的 挑战。 练习与应用 一、概念检测一、概念检测 1.根据分离定律和自由组合定律，判断下列 相关表述是否正确。 （1）表型相同的生物，基因型一定相同。（） （2）控制不同性状的基因的遗传互不干扰。（） 2.南瓜果实的白色（W）对黄色（w）是显性，盘状（D）对球状（d）是显性，控制两对性状的基因 独立遗传，那么表型相同的一组是 （C） A.WwDd 和 wwDd B. WWdd 和 WwDd C.WwDd 和 WWDD D. WWdd 和 WWDd 3. 孟德尔遗传规律包括分离定律和自由组合定律。下列相关叙述正确的是（A） A.自由组合定律是以分离定律为基础的 B.分离定律不能用于分析两对等位基
20、因的遗传 C.自由组合定律也能用于分析一对等位基因的遗传 D.基因的分离发生在配子形成的过程中，基因的自由组合发生在合子形成的过程中 二、拓展应用二、拓展应用 1.假如水稻高秆（D）对矮秆（d）为显性, 抗稻瘟病（R）对易感稻瘟病（r）为显性，控制 两对性 状的基因独立遗传。现用一个纯合易感稻瘟病的矮秆品种（抗倒伏）与一个纯合抗稻瘟病 的高秆品 种（易倒伏）杂交，F2中出现既抗倒伏又抗病类型的比例是_ 。 【答案】【答案】3/16 2.纯种的甜玉米与纯种的非甜玉米实行间行种植，收获时发现，在甜玉米的果穗上结有非甜玉米的 籽粒，但在非甜玉米的果穗上找不到甜玉米的籽粒，试说明产生这种现象的原因。
21、【答案】【答案】因为控制非甜玉米性状的是显性基因，控制甜玉米性状的是隐性基因。当甜玉米接受非甜 玉米的花粉时，后代为杂合子(既含有显性基因，也含有隐性基因)，表现为显性性状，故在甜玉米 植株上结出非甜玉米的籽粒；当非甜玉米接受甜玉米的花粉时，后代为杂合子，表现为显性性状， 即非甜玉米的性状，故在非甜玉米植株上结出的仍是非甜玉米的籽粒。 3. 人的双眼皮和单眼皮是由一对等位基因控制的性状，双眼皮为显性性状，单眼皮为隐性性状。如 果父母都是双眼皮，后代中会出现单眼皮吗？有的同学父母都是单眼皮，自己却是双眼皮， 也有证 据表明他（她）确实是父母亲生的，对此, 你能作出合理的解释吗？你由此体会到遗传规
22、律有什么 特点？ 【答案】【答案】单、双眼皮的形成与人眼睑中一条提上睑肌纤维的发育有关。用 A 和 a 分别表示控制双眼 皮的显性基因和控制单眼皮的隐性基因。如果父母是基因型为 Aa 的杂合子，其表型虽然为双眼皮， 但子女可能会表现为单眼皮(基因型为 aa)。 生物的性状主要决定于基因型，但也会受到环境因素、个体发育中的其他条件等影响。基因型为 AA 或 Aa 的人，如果因提上睑肌纤维发育不完全，则可能表现为单眼皮；这样的男性和女性婚配所住的 子女，如果遗传了来自父母的双眼皮显性基因 A，由于提上睑肌纤维发育完全，则表现为双眼皮。 在现实生活中，还能见到有人一只眼是单眼皮、另一只眼是双眼皮的现
23、象，这是由两貝眼睛的提上 脸肌纤维发育程度不同导致的。由此可见，遗传规律虽然通常由基因决定，但也受到环境等多种因 素的影响，因而表现得十分复杂。 复习与提高 一、选择题 1.在孟德尔一对相对性状的杂交实验中，出现性状分离的是（A） A.杂合的红花豌豆自交产生红花和白花后代 B.纯合的红花豌豆与白花豌豆杂交产生红花后代 C.杂合的红花豌豆与白花豌豆杂交产生白花后代 D.纯合的红花豌豆与杂合的红花豌豆杂交 产生红花后代 2.番茄的红果色（R）对黄果色（r）为显性。以下关于鉴定一株结红果的番茄植株是纯合子还是杂 合子的叙述，正确的是（B B） A.可通过与红果纯合子杂交来鉴定 B.可通过与黄果纯合子
24、杂交来鉴定 C.不能通过该红果植株自交来鉴定 D.不能通过与红果杂合子杂交来鉴定 3.如果用玉米作为实验材料验证分离定律， 下列因素对得出正确实验结论影响最小的是（A） A.所选实验材料是否为纯合子 B.所选相对性状的显隐性是否易于区分 C.所选相对性状是否受一对等位基因控制 D.应严格遵守实验操作流程和统计分析方法 4.某种动物的直毛（B）对卷毛（b）为显性，黑色（D）对白色（d）为显性，控制两对性状的基因 独立遗传。基因型为 BbDd 的个体与个体 X 交配，子代的表型及其比例为直毛黑色：卷毛黑色：直毛 白色：卷毛白色=3 ：1 ：3 ：1。那么，个体 X 的基因型为（ B ） A. bb
25、Dd B.Bbdd C.BbDD D. bbdd 5.孟德尔在研究中运用了假说一演绎法，以下叙述不属于假说的是 （C） A.受精时，雌雄配子随机结合 B.形成配子时，成对的遗传因子分离 C.F2中既有高茎又有矮茎，性状分离比接 近 3 : 1 D.性状是由遗传因子决定的，在体细胞中遗传因子成对存在 二、非选择题 1.番茄的紫茎和绿茎是一对相对性状，缺刻叶和马铃薯叶是一对相对性状，两对基因独立遗传。利 用三种不同基因型的番茄进行杂交，实验结果如下图所示。 第 1 组 紫茎缺刻叶绿茎缺刻叶 紫茎缺刻叶：紫茎马铃薯叶=3 : 1 第 2 组 紫茎缺刻叶绿茎缺刻叶 紫茎缺刻叶：紫茎马铃薯叶：绿茎缺刻叶
26、：绿茎马铃薯叶=3：1：3：1 请回答下列问题。 （1） 紫茎和绿茎这对相对性状中， 显性性状为 ； 缺刻叶和马铃薯叶这对相对性状中， 显性性状为_。 【答案】（【答案】（1 1）紫茎 缺刻叶 （2 ）如果用 A、a 表示控制紫茎、绿茎的基因， 用 B、b 表示控制缺刻叶、马铃薯叶的基因，那么 紫茎缺刻叶、绿茎缺刻叶、紫茎缺刻叶 的基因型依次为 。 【答案】【答案】AABb、 aaBb、 AaBb （3）紫茎缺刻叶与紫茎缺刻叶杂交，子代的表型及比值分别为 。 【答案】【答案】紫茎缺刻叶：紫茎马铃薯叶=3 : 1 2. 现有某作物的两个纯合品种：抗病高秆（易倒伏）和感病矮秆（抗倒伏），抗病对感病
27、为显性， 高秆对矮秆为显性。如果要利用这两个品种进行杂交育种，获得具有抗病矮秆优良性状的新品种， 在杂交育种前，需要正确地预测杂交结果。按照孟德尔遗传规律来预测杂交结果，需要满足三个条 件，其中一个条件是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因的控制，且符合分离定律。请回答下 列问题。 （1）除了上述条件，其他两个条件是什么？ 【答案】【答案】高秆与矮秆这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；控制这两对相对性状的 基因独立遗传。 【提示】【提示】此时学生还未学习减数分裂，答岀两对基因独立遗传即可；在学习第 2 章后，答案可以进- 步细化为：控制这两对相对性状的基因位于非同源染色休上。 （2
28、）为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足这三个条件，可用测交实验来进行检验。请你设 计该测交实验的过程。 【答案】【答案】将纯合抗病高秆植株与感病矮秆植株杂交，得到 F1，让 F1与感病矮秆植株杂交。 （3）获得的 F2中是否有抗病矮秆品种？应该进行怎样的处理才能获得纯合抗病矮秆品种？ 【答案】【答案】 有抗病矮杆品种。 但其中有杂合子， 需对 F2中的抗病矮杆植株进行如下操作以获得纯合子。 【提示】【提示】将获得的抗病矮秆植株连续自交几代，即将每次自交后代的抗病矮秆植株选育后再进行自 交，直至自交后代中不再出现感病矮秆植株为止，具体过程可用下页图解表示。 图解略 第 2 章 基因与染色体的
29、关系 第第 1 1 节节 减数分裂和受精作用减数分裂和受精作用 第第 1 1 小节小节 减数分裂减数分裂 问题探讨 在腐烂的水果周围常可看到飞舞的果蝇。果蝇的生长周期短，繁殖快，染色体少且容易观察，是遗 传学上常用的实验材料。 教材插图是黑腹果蝇雌雄个体的体细胞和配子的染色体示意图。 讨论 1.配子的染色体与体细胞的染色体有什么差别？ 【答案】【答案】配子的染色体与体细胞的染色体的区别在于： (1) 配子中的染色体数目是体细胞中的一半； (2) 配子的染色体是由体细胞的每对同源染色体中的一条组合而成的。 2.针对插图，你还能提出什么问题或猜想？ 【答案】【答案】略。 旁栏思考题 1.如果配子的
30、形成与体细胞的增殖一样，也是通过有丝分裂形成的，结果会怎样？ 【答案】【答案】如果配子也是通过有丝分裂形成的，那么配子中的染色体数目和体细胞中的将是一致的。 2.细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的吗？ 【答案】【答案】初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的。 3.在减数分裂中染色体出现了哪些特殊的行为？这对于生物的遗传有什么重要意义？ 【答案】【答案】在减数分裂中出现了同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间的互换、同源染 色体分离等行为，使细胞两极各有一整套非同源染色体，从而使形成的次级精母细胞中的染色体数 目比初级精母细胞的减少一半。 上述过程可
31、使配子中的染色体数目减半。再通过卵细胞和精子结合成受精卵的受精作用，保证了每 种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。上述过程还可以使通过减数分裂产生 的配子种类多样化，从而增加了生物遗传的多样性，有利于生物适应多变的自然环境， 有利于生物 的进化。 4.精细胞的变形对受精作用有什么意义？ 【答案】【答案】精细胞的变形是指由精细胞变为精子的过程，其中细胞核变成精子头部的主要部分，高尔 基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体集中在尾的基部形成线粒体鞘。变形后的 精子具备了游向卵细胞并进行受精作用的能力。 练习与应用 一、概念检测一、概念检测 1.与有丝分裂不同，减数分裂
32、形成的成熟生殖细胞中的染色体数目会减少。判断下列相关表述是否 正确。 (1)玉米体细胞中有 10 对染色体，经过减数分裂后，卵细胞中染色体数目为 5 对。（） (2)在减数分裂过程中，染色体数目减半发生在减数分裂。（） 2.蝗虫的体细胞中有 24 条染色体，在观察蝗虫的细胞时，下列现象能够说明该细胞处于减数分裂的 是（B） A.出现染色单体 B.同源染色体联会 C.染色体移向细胞的两极 D.子细胞中有 24 条染色体 3.下图所示的细胞最可能是（C） A.卵细胞 B.初级精母细胞 C.次级卵母细胞 D.有丝分裂前期的细胞 4.下图所示的细胞正在进行细胞分裂，识图回答问题 (1)这个细胞正在进行
33、哪种分裂？为什么？ (2)细胞中有几条染色体？几条染色单体？ (3)细胞中有几对同源染色体？哪几条染色体是非同源染色体？ (4)细胞中包含哪些姐妹染色单体？ (5)这个细胞在分裂完成后，子细胞中有几条染色体？ (6)尝试画出这个细胞的分裂后期图。 【答案】【答案】(1)这个细胞正在进行减数分裂。因为细胞中出现了四分体。 (2)细胞中有 4 条染色体，8 条染色单体。 (3)细胞中有 2 对同源染色体。其中染色体 A 与 C、A 与 D、B 与 C、B 与 D 是非同源染色体。 (4)细胞中 a 与 a、b 与 b、c 与 c、d 与 d是姐妹染色单体。 (5)这个细胞在分裂完成后，子细胞中有
34、2 条染色体。 (6)参见教材图 2-2。 二、拓展应用二、拓展应用 1.下图是水稻花粉母细胞减数分裂不同时期的显微照片， A 至 D 为减数分裂， E 和 F 为减数分裂。 图中的短线表示长度为 5m。请你说说怎样判断图中的细胞处于减数分裂还是减数分裂。 【提示】【提示】根据细胞大小，染色体的形态、位置和数目判断细胞处于减数分裂的哪个时期。 2. 经过减数分裂形成的精子或卵细胞， 染色体数目一定是体细胞的一半吗？有没有例外？出现例外 会造成什么后果？请选择你认为最便捷的途径寻找答案。 【提示】【提示】不一定。若减数分裂过程中发生异常情况，比如减数分裂时联会的同源染色体，有一对 或几对没有分别
35、移向细胞的两极，而是集中到一个次级精（卵）母细胞中，再经过减数分裂形成 的精子或卵细胞中的染色体数目，就会比正常的多一条或几条染色体，再例如，在减数分裂过程（无 论减数分裂还是减数分裂）中，染色体已移向细胞的两极，但因某种原因细胞未分裂成两个子 细胞，这样就可能出现精子或卵细胞中染色体数目加倍的现象。 如果出现上述现象，受精卵中的染色体数目就会出现异常，由该受精卵发育成的个体细胞中的染色 体数目也不正常。由于染色体是遗传物质的载体，生物体的性状又是由遗传物质控制的， 那么当该 个体的遗传物质出现异常时，该个体的性状也是异常的。例如，人的唐氏综合征（又称 21 三体综合 征）患者，就是由含有 2
36、4 条染色体（其中 21 号染色体是两条）的精子或卵细胞与正常的卵细胞或 精子结合后发育成的。 3.在精细胞变形为精子的过程中，精子的头部几乎只保留了细胞核，部分细胞质变成了精子的颈部 和尾部，大部分细胞质及多数细胞器被丢弃，但全部线粒体被保留下来，并主要集中在尾的基部。 你怎样解释这一现象？ 【答案】【答案】精子和卵细胞结合时，头部先进入卵细胞内，精子的头部几乎只保留了细胞核，这就保证 了遗传物质能够先进入卵细胞； 部分细胞质变成了精子的颈部和尾部， 使精子具备适于游动的能力； 人部分细胞质及多数细胞器被丢弃，避免了受精过程中因为不必要的细胞组分而耗费能量；全部线 粒体被保留下来，并主要集中
37、在尾的基部，可以更好地在受精过程中提供能量。精子变形过程中的 以上变化都是为受精提供了保证，是进化的结果。 探究实践 讨论 1.当你的目光聚焦在显微镜视野中的一个细胞时，你怎样判断它处于减数分裂的哪个时期？ 【答案】【答案】根据细胞中染色体的形态、位置和数目来判断。例如，在减数分裂中，先后出现同源染 色体联会、四分体形成、各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧、同源染色体分离、移向细 胞两极的染色体分别由两条姐妹染色单体组成等现象。 减数分裂中期，非同源染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板处，移向细胞两极的染色体不含 染色单体。 另外，在蝗虫精母细胞减数分裂的过程屮，处于减数分裂的细胞要明显
38、多于处于减数分裂的细 胞。 2.减数分裂与减数分裂相比，中期细胞中染色体的不同点是什么？末期呢？ 【答案】【答案】减数分裂中期，两条同源染色体分别排列在细胞中央的赤道板两侧，末期细胞两极的染 色体由一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数目的一半，毎条染色体均由两条姐妹染 色单体构成。 减数分裂 II 中期，非同源染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板处，末期细胞两极的染色体不含 染色单体。 3.你是通过比较同一时刻不同细胞的染色体特点，来推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变 化的。这一做法能够成立的逻辑前提是什么？ 【答案】【答案】同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖过程相同，同一
39、时刻不同细胞可能处于细胞周 期的不同阶段。因此，可以通过观察多个精母细胞的减数分裂，推测一个精母细胞在减数分裂过程 中染色体的连续变化。 第第 2 2 小节小节 受精作用受精作用 探究实践 讨论 1.描述减数分裂中染色体的数目和主要行为的变化，分析其意义。 【答案】【答案】在减数分裂中，先后出现同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间的互换、同 源染色体分离并移向细胞的两极等行为变化：减数分裂后，细胞中的染色体数目减半。在减数分 裂 II 中，每条染色体的着丝粒分裂，两条姐妹染色单体随之分开，并分别移向细胞的两极，最终进 入两个子细胞。 减数分裂产生了多种多样的配子，配子中的染色体数目减半
40、。这为之后通过受精作用使同一双亲的 后代呈现多样性，并维持每种生物前后代染色体数目的恒定提供了保证。总的来讲，减数分裂和受 精作用共同保证了生物遗传的稳定性和多样性。 2.根据以上三个模型，说说减数分裂产生多种配子的原因。 【答案】【答案】在减数分裂中，非同源染色体的自由组合、联会时非姐妹染色单体间的互换，都会使减数 分裂产生多种配子。 3.与其他小组交流建构模型的过程，如果条件允许，建议在计算机上制作减数分裂的动态模型。 【略】【略】 思维训练 遗传稳定性 遗传多样性 配 子 形 成 减数分裂形成的配子中的染色体数目减 半；而且每个配子中的染色体是一整套非 同源染色体的组合。 在减数分裂过程
41、中， 联会时非姐妹染色单体间的 互换，减数分裂时非同源染色体的自由组合， 都导致配子中染色体组合的多样性。 受 精 作 用 卵细胞和精子的结合，使受耕卵中的染色 体数目又恢复到体细胞中的数目，生物体 的性状是由染色体上的遗传物质控制的， 因此，染色体数目的恒定维持了遗传的稳 定性。 卵细胞和精子的随机结合， 进一步增加了受精卵 中染色体组合的多样性， 因而增加了遗传的多样 性。 练习与应用 一、概念检测一、概念检测 1.大熊猫的体细胞有 42 条染色体，判断下列相关表述是否正确。 (1)一只雄性大熊猫在不同时期产生的精子，染色体数目一般都是 21 条。（） (2)一只雌性大熊猫在不同时期产生的
42、卵细胞，其染色体组合具有多样性。（） 2.假如蛙的 15 个初级卵母细胞和 5 个初级精母细胞都能正常分裂，并在最大限度内受精， 则最多 能形成的受精卵数目是 （B） A. 20 B. 15 C. 10 D. 5 3.同种生物前后代的染色体数目是相同的，对此起决定作用的过程是（D） A. 有丝分裂 B. 有丝分裂和受精作用 C. 减数分裂 D. 减数分裂和受精作用 二、拓展应用二、拓展应用 1.正常人的体细胞中有 23 对染色体。有一种叫“13 三体综合征”的遗传病，患者头小，患先天性 心脏病，智力远低于常人。对患者进行染色体检查，发现患者的 13 号染色体不是正常的 1 对，而是 3 条。请
43、尝试使用“减数分裂中染色体变化的模型”，从精子或卵细胞形成的角度分析这种病产生 的原因。 【提示】【提示】在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因，减数分裂时两条 13 号染色 体没有分离而是进入了同一个次级精（卵）母细胞，再经过减数分裂 II，就会形成含有两条 13 号 染色体的精子或卵细胞；如果减数分裂正常，减数分裂 II 时 13 号染色体的着丝粒分裂，形成了 两条 13 号染色体，但没有分别移向细胞的两极，而是进人了同一个精子或卵细胞，这样异常的精子 或卵细胞就含有 24 条染色体，其中 13 号染色休是两条。当一个正常的卵细胞或精子(含 23 条染色 体，其中 13 号染
44、色体是 1 条)与上述异常的精子或卵细胞结合成受精卵时，则该受精卵含 47 条染色 体，其中 13 号染色体是 3 条。由这样的受精卵发育而成的个体就是 13 三 体综合征患者。 2.骡是马和驴杂交产生的后代。马和驴的体细胞中分别有 32 对和 31 对染色体，请问骡的体细胞中 含有多少条染色体？骡的体细胞增殖是通过正常的有丝分裂进行的，而它们的睾丸或卵巢中的原始 生殖细胞却不能发生正常的减数分裂，因此骡不能繁殖后代。你能从减数分裂中染色体行为的角度 解释其原因吗？ 【答案】【答案】骡的体细胞中含有 63 条染色体，其中 32 条来自马，31 条来自驴。由于这 63 条染色体没 有同源染色体，
45、 导致骡的生殖细胞不能进行正常的减数分裂， 无法形成配子， 因此骡不能繁殖后代。 第第 2 2 节节 基因在染色体上基因在染色体上 问题探讨 人有 46 条染色体，但是旨在揭示人类基因组遗传信息的人类基因组计划却只测定人的 24 条染色体 的 DNA 序列。 讨论 1.对人类基因组进行测序，为什么首先要确定测哪些染色体？ 【答案】【答案】因为基因位于染色体上，要测定某个基因的序列，首先要知道该基因位于哪条染色体上。 如果要测定人类基因组的基因序列，就要知道包含人类基因组的全部染色体组由哪些染色体组成。 2.为什么不测定全部 46 条染色体？ 【答案】【答案】人有 22 对常染色体和 1 对性染
46、色体。在常染色体中，每对同源染色体的形态、大小相同， 结构相似，上面分布的基因是相同的或者是等位基因，所以只对其中 1 条进行测序就可以了。而性 染色体 X 和 Y 的差别很大，基因也大为不同，所以两条性染色体都需要测序，因此人类基因组计划 测定了 22 条常染色体和两条性染色体 X 和 Y，共 24 条。如果测定 46 条染色体，耗资巨大， 工作 量会增加一倍，但得到的绝大多数基因序列都是重复的。 思考与讨论 1 你同意以上分析吗？如果你也认为基因在染色体上，请你在图中的染色体上标 注基因符号，解释孟 德尔一对相对性状的杂交实验（图中染色体上的黑色横线代表基因的位置）。 【提示】【提示】假设
47、控制高茎的显性因因用 D 表示，控制矮茎的隐性基因用 d 表示，分别标注在染色体上 的横线旁（如下图所示）： 图略 思考与讨论 2 1.你能运用上述果蝇杂交实验的知识设计一个实验，来验证他们的解释吗？ 【提示】【提示】可用 F1的红眼雌果蝇与白眼雄果蝇进行测交实验，如果后代中出现红眼雌果蝇、 白眼雌 果蝇、红眼雄果蝇和白眼雄果蝇这 4 种类型，且数量各占 1/4，再选用其中的白眼雌果蝇与红眼雄 果蝇交配，如果子代中雌果蝇都是红眼，雄果蝇都是白眼，则可以证明他们的解释是正确的。 2.如果控制白眼的基因在 Y 染色体上, 还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗？ 【答案】【答案】如果控制白眼的基因在 Y
48、染色体上、且 X 染色体上没有显性红眼基因，白眼雄果蝇与红眼 雌果蝇的杂交后代中雄果蝇全为白眼，也不能解释摩尔根的果蝇杂交实验结果。 练习与应用 一、概念检测一、概念检测 1. 基于对同源染色体和非同源染色体上相关 基因的理解，判断下列相关表述是否正确。 （1） 位于一对同源染色体上相同位置的基因控制同一种性状。 （） （2）非等位基因都位于非同源染色体上。（） 2.基因主要位于染色体上，下列关于基因和染色体关系的表述，错误的是（B） A.染色体是基因的主要载体 B.染色体就是由基因组成的 C.一条染色体上有多个基因 D.基因在染色体上呈线性排列 3.基因和染色体的行为存在平行关系。下列相关表
49、述，错误的是（ D ） A.复制的两个基因随染色单体分开而分开 B.同源染色体分离时，等位基因也随之分离 C.非同源染色体数量越多，非等位基因组合的种类也越多 D.非同源染色体自由组合，使所有非等位 基因也自由组合 二、拓展应用二、拓展应用 1.用白眼雌果蝇和红眼雄果蝇杂交，通过眼睛颜色可判断子代果蝇的性别；用白眼雄果蝇和红眼雌 果蝇杂交，通过眼睛颜色却不能判断子代果蝇的性别，这是为什么？用其他杂交组合，能否通过眼 睛颜色判断子代果蝇的性别呢？ 【答案】【答案】红眼雌果蝇的基因型有 X WXW 和 X WXw 两种类型，白眼雄果蝇的基因型为 X wY。如果基因型为 X WXW 的红眼雌果蝇与基因型为 X wY 的白眼雄果蝇杂交，则子一代无论雌雄，全部为红眼； 如果基因 型为 X WXw 的红眼雌果蝇与基因型为 X wY 的白眼雄果蝇杂交，那么子代雌果蝇和子代雄果蝇都是既有 红眼，也有白眼，因此无法通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别。 2.生物如果丢失或增加
